| 研究課題/領域番号 |
15K06672
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
鈴土 知明 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究主幹 (60414538)
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| 研究分担者 |
長谷川 晃 東北大学, 工学研究科, 教授 (80241545)
都留 智仁 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力基礎工学研究センター, 研究職 (80455295)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | タングステン / 合金元素 / 照射誘起析出 / 照射スウェリング / 第一原理計算 |
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| 研究実績の概要 |
核融合材料に応用されるタングステン合金における照射誘起析出現象は材料の延性低下を招くため、それを抑制する・または回避することが求められる。これまでの研究から、照射下にあるタングステン・レニウム合金およびタングステン・オスミウム合金で照射誘起析出現象が確認されているが、同時にそれらの合金では照射効果の抑制現象、特に照射スウェリングの抑制現象が確認されている。当然ながら、照射誘起析出現象のメカニズムはこの照射スウェリングの抑制現象と矛盾しないようなものでなくてはならない。
昨年度までの研究から、照射によって生成されたこれらの合金元素の格子間原子が母相元素のタングステンと混合ダンベルを形成しそれが3次元運動することにより合金元素を伴った空孔と再結合し、照射誘起析出とスウェリング抑制が同様のメカニズムでおきるという仮説を提案し、詳細なモデルの検討結果やこれまでの実験結果に矛盾しないことが確認された。
今年度は、合金元素をより広範囲に検討した。第一原理計算により、チタン、バナジウム、クロムにおいて混合ダンベルが形成され、照射効果抑制の傾向が期待されることが分かった。また、これらの元素は空孔と結合しないことから、上記メカニズムによる照射誘起析出が起きないと期待される。また、タングステン中のらせん転位と合金元素の相互作用を第一原理計算で検討した結果、レニウム、ハフニウム、タンタルを入れることにより合金を軟化する効果があることが示唆された。これらの情報は、将来の核融合材料の設計にとって有用である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
これまで照射誘起析出現象のメカニズムについて仮説を構築し、その正しさがほぼ証明された。今年度はその正しさをさらに検証するため、これまで考えてこられなかった合金元素について検討し矛盾のない結果になった。このメカニズム解明研究に関しては計算科学でできる範囲ではほぼ終了したと考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後に残された課題は計算科学で得られた結果を実験的に検証していくことである。残りの期間は最終年度を残すのみとなったが、次の研究に引き継げるようにこれまでの研究をまとめて今後どのような対照実験を行うべきかを考える。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由） H30年度においては当初計画に比べて成果発表のための国際・国内学会への参加を増やすこととし、H29年度の支出を抑えてH30年度の学会参加に係る予算に充てることとしたため、次年度使用額が生じることとなった。
（使用計画）H30年度における国内及び国際学会参加に係る費用として使用予定。
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